一种基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法及系统，包括：获取水印图像和待加水印图像；基于所述待加水印图像，对所述水印图像进行加密，得到加密水印图像；基于奇异值分解，将所述加密水印图像嵌入到所述待加水印图像中，得到加水印图像；对应存储待加水印图像、加水印图像、以及基于奇异值分解得到的所述待加水印图像的加密向量。本发明专利技术通过根据待加水印图像，对水印图像进行加密，使得加密水印图像可分散分布在整个待加水印图像上，进一步基于奇异值分解，将所述加密水印图像嵌入到所述待加水印图像中，实现数字水印的无痕嵌入到待加水印图像中，从而可避免通过裁剪等方法将数字水印删除。

【技术实现步骤摘要】
一种基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法及系统
本专利技术涉及水印加密
，尤其涉及一种基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法及系统。
技术介绍
随着计算机技术的快速发展，数字产品尤其是图片以及视频得以在网络上大量传播，其自身易获取和易复制的特点使得对该类产品的版权保护十分困难，网络上的盗版和侵权的问题日益严重，因此，数字产品的版权归属，多媒体信息的传输安全以及如何有效的防止盗版成为当前时代迫切需要解决的问题，目前常用的图像加水印主要为空域加水印和频域水印，空域加水印方法主要是直接在空域上对图像像素进行操作；频域加水印方法主要是通过图像变换的方法将水印信息嵌入到图像的频域中产生不可见的水印。基于空域的盲水印方法计算量小，操作简单，但是对图像的侵入性大，而且对于图像进行裁剪操作很容易就去掉了水印信息，鲁邦性很差，这种水印常见于视频网站或者图像网站的。基于频域的加水印装置可以有效的隐藏水印信息，但是，这种加水印的装置在图像信息不完整的情况下较难提取出之前的水印或者提取出的水印信息较模糊，缺乏一定的辨识度。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的水印加密方法产生的加水印图像中的水印信息明显，容易被删除。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法及系统，可实现数字水印的无痕嵌入。一方面，本专利技术实施例提供了一种基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法，包括：获取水印图像和待加水印图像；基于所述待加水印图像，对所述水印图像进行加密，得到加密水印图像；基于奇异值分解，将所述加密水印图像嵌入到所述待加水印图像中，得到加水印图像；对应存储待加水印图像、加水印图像、以及基于奇异值分解得到的所述待加水印图像的加密向量。可选的，所述基于所述待加水印图像，对所述水印图像进行加密，得到加密水印图像，具体包括：对所述水印图像进行像素扩展，得到与所述待加水印图像同样像素的水印扩展图像Wext；分别对所述水印扩展图像Wext中的各像素点的横坐标和纵坐标进行混沌乱序置换，得到对应的置换横坐标和置换纵坐标；将各置换横坐标按照数值升序排列得到横坐标加密序列，将各置换纵坐标按照数值升序排列得到纵坐标加密序列；将所述横坐标加密序列和纵坐标加密序列进行排列组合，得到多组加密坐标，所述加密水印图像Wencode由所述多组加密坐标对应的多个像素点组成。可选的，所述基于奇异值分解，将所述加密水印图像嵌入到所述待加水印图像中，得到加水印图像，具体包括：对所述待加水印图像进行奇异值分解，得到所述待加水印图像的奇异值和奇异向量：W＝USVT；其中，W表示待加水印图像，S表示所述待加水印图像的奇异值，U和VT分别表示所述待加水印图像的奇异向量；将所述加密水印图像叠加到所述待加水印图像的奇异值中，得到叠加矩阵：S′＝S+λ×Wencode；其中，S′表示叠加矩阵，λ表示常量，Wencode表示加密水印图像；将所述叠加矩阵进行奇异值分解，得到所述叠加矩阵的奇异值和奇异向量：S′＝U1S1V1T；其中，S1表示所述叠加矩阵的奇异值，U1和V1T分别表示所述叠加矩阵的奇异向量，其中，所述待加水印图像的加密向量为所述叠加矩阵的奇异向量U1和V1T，且加密向量与待加水印图像相对应；将所述叠加矩阵的奇异值与所述待加水印图像的奇异向量聚合，得到所述加水印图像：A＝US1VT；其中，A表示所述加水印图像。可选的，还包括：基于奇异值分解，根据对应存储的待加水印图像、加水印图像、以及所述待加水印图像的加密向量，从待提取的加水印图像中提取水印图像。可选的，所述基于奇异值分解，根据对应存储的待加水印图像、加水印图像、以及所述待加水印图像的加密向量，从待提取的加水印图像中提取水印图像，具体包括：根据待提取的加水印图像，获取对应存储的待加水印图像及所述待加水印图像的加密向量；对所述待加水印图像进行奇异值分解，得到所述待加水印图像的奇异值和奇异向量：W＝USVT；其中，W表示待加水印图像，像素大小为w1×h1，S表示所述待加水印图像的奇异值，U和VT分别表示所述待加水印图像的奇异向量；将待提取的加水印图像进行0像素填充，得到填充图像A*，使所述填充图像A*恢复到待加水印图像的像素大小：对填充图像A*进行奇异值分解，得到填充图像A*的奇异值和奇异向量：其中，表示所述填充图像的奇异值，U*和V*T分别表示所述填充图像的奇异向量；根据所述加密向量以及所述填充图像的奇异值，确定中间矩阵D*：其中，U1和V1T分别表示加密向量；根据中间矩阵D*及所述待加水印图像的奇异值S确定加密水印图像W*：其中，λ表示常量；分别对所述加密水印图像W*的各像素点的横坐标和纵坐标进行所述混沌乱序置换的逆运算，得到多组解密坐标，所述扩展水印图像由多组解密坐标对应的多个像素点组成：根据所述扩展水印图像中的图像轮廓确定水印图像I。另一方面，本专利技术实施例提供了一种基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取系统，包括：获取单元，用于获取水印图像和待加水印图像；加密单元，用于基于所述待加水印图像，对所述水印图像进行加密，得到加密水印图像；嵌入单元，用于基于奇异值分解，将所述加密水印图像嵌入到所述待加水印图像中，得到加水印图像；存储单元，用于对应存储待加水印图像、加水印图像、以及基于奇异值分解得到的所述待加水印图像的加密向量。可选的，所述加密单元包括：扩展模块，用于对所述水印图像进行像素扩展，得到与所述待加水印图像同样像素的水印扩展图像Wext；置换模块，用于分别对所述水印扩展图像Wext中的各像素点的横坐标和纵坐标进行混沌乱序置换，得到对应的置换横坐标和置换纵坐标；排序模块，用于将各置换横坐标按照数值升序排列得到横坐标加密序列，将各置换纵坐标按照数值升序排列得到纵坐标加密序列；组合模块，用于将所述横坐标加密序列和纵坐标加密序列进行排列组合，得到多组加密坐标，所述加密水印图像Wencode由所述多组加密坐标对应的多个像素点组成。可选的，所述嵌入单元包括：第一分解模块，用于对所述待加水印图像进行奇异值分解，得到所述待加水印图像的奇异值和奇异向量：W＝USVT；其中，W表示待加水印图像，S表示所述待加水印图像的奇异值，U和VT分别表示所述待加水印图像的奇异向量；叠加模块，用于将所述加密水印图像叠加到所述待加水印图像的奇异值中，得到叠加矩阵：S′＝S+λ×Wencode；其中，S′表示叠加矩阵，λ表示常量，Wencode表示加密水印图像；第二分解模块，用于将所述叠加矩阵进行奇异值分解，得到所述叠加矩阵的奇异值和奇异向量：S′＝U1S1V1T；其中，S1表示所述叠加矩阵的奇异值，U1和V1T分别表示所述叠加矩阵的奇异向量，其中，所述待加水印图像的加密向量为所述叠加矩阵的奇异向量U1和V1T，且加密向量与待加水印图像相对应；聚合模块，用于将所述叠加矩阵的奇异值与所述待加水印图像的奇异向量聚合，得到所述加水印图像：A＝US1VT；其中，A表示所述加水印图像。可选的，还包括：提取单元，用于基于奇异值分解，根据对应存储的待加水印图像、加水印图像、以及所述待加水印图像的加密向量，从待提取的加水印图像中提取水印图像。可选的，所述提取单元包括：获取模块，用于根据待提取的加水印图像，获取对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，包括：获取水印图像和待加水印图像；基于所述待加水印图像，对所述水印图像进行加密，得到加密水印图像；基于奇异值分解，将所述加密水印图像嵌入到所述待加水印图像中，得到加水印图像；对应存储待加水印图像、加水印图像、以及基于奇异值分解得到的所述待加水印图像的加密向量。

【技术特征摘要】
1.一种基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，包括：获取水印图像和待加水印图像；基于所述待加水印图像，对所述水印图像进行加密，得到加密水印图像；基于奇异值分解，将所述加密水印图像嵌入到所述待加水印图像中，得到加水印图像；对应存储待加水印图像、加水印图像、以及基于奇异值分解得到的所述待加水印图像的加密向量。2.根据权利要求1所述的基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，所述基于所述待加水印图像，对所述水印图像进行加密，得到加密水印图像，具体包括：对所述水印图像进行像素扩展，得到与所述待加水印图像同样像素的水印扩展图像Wext；分别对所述水印扩展图像Wext中的各像素点的横坐标和纵坐标进行混沌乱序置换，得到对应的置换横坐标和置换纵坐标；将各置换横坐标按照数值升序排列得到横坐标加密序列，将各置换纵坐标按照数值升序排列得到纵坐标加密序列；将所述横坐标加密序列和纵坐标加密序列进行排列组合，得到多组加密坐标，所述加密水印图像Wencode由所述多组加密坐标对应的多个像素点组成。3.根据权利要求2所述的基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，所述基于奇异值分解，将所述加密水印图像嵌入到所述待加水印图像中，得到加水印图像，具体包括：对所述待加水印图像进行奇异值分解，得到所述待加水印图像的奇异值和奇异向量：W＝USVT；其中，W表示待加水印图像，S表示所述待加水印图像的奇异值，U和VT分别表示所述待加水印图像的奇异向量；将所述加密水印图像叠加到所述待加水印图像的奇异值中，得到叠加矩阵：S′＝S+λ×Wencode；其中，S′表示叠加矩阵，λ表示常量，Wencode表示加密水印图像；将所述叠加矩阵进行奇异值分解，得到所述叠加矩阵的奇异值和奇异向量：S′＝U1S1V1T；其中，S1表示所述叠加矩阵的奇异值，U1和V1T分别表示所述叠加矩阵的奇异向量，其中，所述待加水印图像的加密向量为所述叠加矩阵的奇异向量U1和V1T，且加密向量与待加水印图像相对应；将所述叠加矩阵的奇异值与所述待加水印图像的奇异向量聚合，得到所述加水印图像：A＝US1VT；其中，A表示所述加水印图像。4.根据权利要求3所述的基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，还包括：基于奇异值分解，根据对应存储的待加水印图像、加水印图像、以及所述待加水印图像的加密向量，从待提取的加水印图像中提取水印图像。5.根据权利要求4所述的基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，所述基于奇异值分解，根据对应存储的待加水印图像、加水印图像、以及所述待加水印图像的加密向量，从待提取的加水印图像中提取水印图像，具体包括：根据待提取的加水印图像，获取对应存储的待加水印图像及所述待加水印图像的加密向量；对所述待加水印图像进行奇异值分解，得到所述待加水印图像的奇异值和奇异向量：W＝USVT；其中，W表示待加水印图像，像素大小为w1×h1，S表示所述待加水印图像的奇异值，U和VT分别表示所述待加水印图像的奇异向量；将待提取的加水印图像进行0像素填充，得到填充图像A*，使所述填充图像A*恢复到待加水印图像的像素大小：对填充图像A*进行奇异值分解，得到填充图像A*的奇异值和奇异向量：其中，表示所述填充图像的奇异值，U*和V*T分别表示所述填充图像的奇异向量；根据所述加密向量以及所述填充图像的奇异值，确定中间矩阵D*：其中，U1和V1T分别表示加密向量；根据中间矩阵D*及所述待加水印图像的奇异值S确定加密水印图像W*：其中，λ表示常量；分别对所述加密水印图像W*的各像素点的横坐标和纵坐标进行所述混沌乱序置换的逆运算，得到多组解密坐标，所述扩展水印图像由多组解密坐标对应的多个像素点组成：根据所述扩展水印图像中的图像轮廓确定水印图像I。6.一种基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取系统，其特征在于，包括：获取单元，用于获取水印图像和待加水印图像；加密单元，用于基于所述待加水印图像，对所述水印图像进行加密，得到加密水印图像；嵌入单元，用于基于奇异值分解，将所述加密水印图像嵌入到所述待加水印图像中，得到加水印图像；存储单元，用于对应存储待加水印图像、加水印图像、以及基于奇异值分解得到的所述待加水印图像的加密向量。7.根据权利要求6所述的基于奇异值分解的数字水印的嵌入和提取系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜康华，任文越，王崇，
申请(专利权)人：微梦创科网络科技中国有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11